三维数字化工艺设计系统在机械制造中的应用

三维数字化工艺设计系统在机械制造中
的应用
摘要：随着现代计算机信息技术的不断进步发展和普及，传统的工业机械制
造工艺技术，已经不能完全适应现代机械制的多样化发展。

在传统的机械设计制
造过程中，主要是通过人工绘制二维图的模式进行零件的设计、制造、加工，在
应用过程中存在着效率低、可追溯性差的不足，因此在20世纪末，有学者提出
了三维数字化制造的概念，企图通过三维设计、三维虚拟装配等，实现产品设计
的数字化，大幅提升机械产品的设计、制造效率和产品质量。

但由于传统制造模
式中不同的阶段需要不同类别的指导方案，在制造过程中需要多次进行转换，导
致数据失真严重，因此难以进行工业推广。

关键词：三维数字化；工艺设计系统；机械制造；应用
引言
三维数字化制造主要是指将三维数字化技术应用于产品的设计、制造、检验
等各个过程，从而提升产品的设计、制造效率及产品质量。

在进行三维数字化制
造时需要围绕“数字化设计-数字化制造”两个方面进行，利用三维及二维集成
软件搭建面向数字化制造的管理平台，实现对产品制造的全流程数字化管控。

1三维数字化制造理论
以产品的数字化制造为主线，目前其主要的业务流程可分为业务层、系统层、技术层、服务层、制造层及平台层留个部分。

在该数字化结构设计体系中，业务
层是数字化设计的核心，需要根据产品的时间需求来开展产品的结构规划方案，
系统层则是根据业务层的需求选择合适的三维结构设计工具，技术处则是用于开
展实际的产品结构设计，服务层是包括信息集成及WEB服务，保证各个层级之间
数据连通的准确性和可靠性，制造资源层则是用于存储各类文件及模型库，便于
进行更快速的数字化结构设计。

平台层主要是用于整个系统的权限管理、流程管
理等，确保系统工作的可靠性。

虽然三维数字化制造体系具有数字化程度高、设
计效率高等优势，但由于目前制造业普遍是“三维+二维工程图”混合设计制造
模式，在产品设计的不同阶段，需要对产品的二维、三维模式进行多次的转换，
极易导致数据的转换偏差，影响整个产品制造的精确性，严重限制了三维数字化
制造在机械制造过程中的应用。

2三维数字化工艺设计系统在机械制造中的应用
2.1在快速加工成型环节中的应用
我国机械设备功能呈多样化发展，对于配套零件的精密度要求也在不断提升。

现代机械制造技术经过改进已逐步应用于机械制造各个环节中，各种加工工艺及
零部件检修工艺也得到了较好的发展。

在以往传统的机械制造技术及加工工艺应
用中，零件精密程度与其产量呈负相关，如果过于注重零件整体的精密程度就无
法确保产量。

随着现代技术工艺的不断发展，零件快速加工成型生产模式已成为
现实，企业生产过程不再受零件三维特点的限制，可以快速生产出大批量、高精
度的零件。

零件生产过程仅需要对现有零件的三维结构进行细致分析，将其归于
二维面中，以三维中零件的相关结构对二维内容进行组合，运用相关信息技术对
生产过程进行精准控制，就能生产出高精度大批量的零件。

在我国机械制造与加
工中，运用最广泛的零件快速加工成型技术有两种:一是立体光刻法，即在实际
生产过程中运用数控激光设备对加工材料进行切割，构建出零件的大致轮廓，再
运用黏接技术进行固化处理，从而实现精加工生产模式。

二是叠层实体制造法，
即在实际生产过程中运用一些带黏胶的材料，通过一层层粘叠方式生产出与零件
功能相似的纸质零件，这种技术大多被用于航空制造领域中，用来生产体积相对
较大的零件。

在快速加工成型环节中，需要投入大量机械加工设备，巧妙灵活运
用多种机械制造技术，进一步优化相关机械设备的实际使用流程。

在使用立体光
刻法时，要注意合理控制激光仪器的具体使用流程，避免技术操作人员的不当操
作或失误操作导致激光仪器出现严重的技术问题或设备故障，避免损坏设备，引
发安全事故。

为了进一步控制数控激光仪器的实际使用流程，应将互联网信息技
术融入其中，将自动化控制技术、半自动化控制技术应用于数控激光仪器操作中，针对实际使用情况进行全方位分析与把控，使操作人员更加直观、清晰地发现其
中的问题。

运用自动化控制技术及半自动化控制技术可以减轻工作压力，使操作
人员能够按照数控、激光仪器及相关检验设备的使用原则，合理优化机械制造技
术及检测技术的应用方式。

使用叠层实体制造法时，要考虑各类原材料的使用方法，选择质量好的原材料，避免出现质量问题。

2.2应用数控技术对设备的应用
在机械加工领域中，对数控技术的应用具体体现在生产设备上，目前，数控
技术已广泛应用于机床控制方面，并得到了深入发展，数控铣床、数控车床、数
控矬床等，这些设备已发展成为现代制造领域之中的关键性设备，这些设备的应
用为现代制造业的高精度、高效率、高速度发展提供了有效保障。

在机械加工领
域中，对计算机数控技术的应用可很好的控制机床设备，利用代码方式可达到对
各机床设备机电一体化的目的，同时还可以通过指令对其中各元器件加以控制，
从而在操作上更为顺畅，达到自动化操作的目的。

只有在该前提下，才能有效提
升生产效率。

2.3建设健全的智能制造信息化系统
随着我国市场经济的快速发展，工业化以及城市化进程也在不断扩大。

近年
来我国工业发展迅猛，各个企业之间的竞争也不断升级。

作为工业现代化产业的
重要组成部分，机械制造业的发展方向以及发展趋势正受到社会各界的广泛关注。

而机械制造业在发展过程中也面临着许多产业问题。

在机械制造业智能制造发展
过程中采用信息自动化技术的手段能够从源头上解决我国工业企业发展的问题。

加快我国机械制造业智能制造中运用信息化的手段已经刻不容缓。

企业在快速发
展的过程中其业务情况以及生产模式弥补信息化系统的缺点中充斥着大量的重要
组成部分。

其中车间生产以及企业高级应用管理尤为明显。

因为车间生产涵盖的
系统内容比较多，执行生成系统、产品储存系统、质量检测系统、监控系统和售
后服务系统都是车间生产工作中的重要组成内容，所以对于这些系统内容的生产
活动来说，信息化的操作过程不仅能为生产活动工作者提供所需要的数据，还能
够节省生产耗能时间，并且将工作人员的劳动成果及时送达给上层管理部门。

这
一举措能够为企业相关制度的制定以及企业发展树立稳固的发展根基。

此外，针
对企业高级应用管理这一基础性问题来说，运用信息自动化的机械智能制造生产
技术，可以为企业在人力资源管理、协同办公方面提供有效地业务帮助，确保企业及时整理并收集信息，为企业确立其社会市场经济中的稳固地位打下了坚实的基础。

2.4人机互动
机械制造智能化技术的发展核心是实现人机互动，随着机械制造智能化的不断发展，设备的操作也逐渐实现人性化。

通过充分的应用计算机技术为人机互动提供了良好的媒介，通过计算机技术实现自动化操作以及为设备操作人员提供完备的数据，不断地推动人机交流快捷化发展。

与此同时，可以运用一些设计软件来代替之前人工绘图的形式，这样不仅仅能够提高设备设计的效率，也能够在很大程度上提高设计的精准度。

结语
总之，数字化工艺设计体系通过对数字化制造工艺过程的优化，实现了数字化设计、数字化生产、数字化管理，为构建全面的数字化制造管理体系奠定了基础。

参考文献
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